JPH07108693A

JPH07108693A - 厚膜サーマルヘッド

Info

Publication number: JPH07108693A
Application number: JP5253912A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Obata; 忍小畠
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1995-04-25

Abstract

(57)【要約】【目的】厚膜サーマルヘッドにおいて、蓄熱層に樹脂
を用いることにより、印字効率を向上し、高速印字化及
び低消費電力化を図る。【構成】厚膜サーマルヘッドにおける蓄熱層を樹脂を
用いて形成するとともに、発熱抵抗体層を、上記蓄熱層
の熱分解温度より低い温度で焼成することができる、有
機金属化合物もしくは有機金属化合物を含有するレジネ
ートペーストより形成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蓄熱層が樹脂で形成さ
れた厚膜サーマルヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリ、プリンタ等に搭載される
厚膜サーマルヘッドは、一般に、図１及び図２にその断
面図及び上面図を示すように、絶縁基板１上にガラスグ
レーズ層（蓄熱層）２が形成され、上記蓄熱層２上に共
通電極層３及び個別電極層４が形成され、上記蓄熱層２
上に上記共通電極層３及び個別電極層４を跨ぐように発
熱抵抗体層５が形成され、更にこの発熱抵抗体層５上に
保護ガラス層６が形成されるという構成を有し、次のよ
うにして製造される。先ず、セラミック製の絶縁基板１
上にガラスペーストを印刷し、これを約１３００〜１５
００℃で焼成して蓄熱層２が形成され、上記蓄熱層２上
に導体ペーストを印刷し、約８００〜９００℃で焼成
し、これをエッチングして共通電極層３及び個別電極層
４がパターン形成される。次に、酸化ルテニウム等の金
属酸化物粉末と軟化点約７００℃のガラス粉末（ガラス
フリット）とを有機溶剤でペースト状とした抵抗ペース
トを、上記蓄熱層２上に、上記共通電極層３と個別電極
層４とに跨るように帯状に印刷し、約８００〜８５０℃
で焼成して発熱抵抗体層５が形成され、更に、上記発熱
抵抗体層５上にガラスペーストを印刷し、約８００〜９
００℃で焼成して保護ガラス層６が形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来より、ファクシミ
リ、プリンタ等において、高速印字化且つ低消費電力
化、即ち印字効率の向上が技術的課題とされてきてお
り、この課題を達成すべくサーマルヘッドの改善が進め
られている。上記印字効率を向上させ得る手段の一つと
して、例えばＴＯＳＨＩＢＡＥＬＥＣＴＲＯＮＤＥ
ＶＩＣＥＮＥＷＳ１９９０年１２月号Ｎｏ．２７
１〜４頁、昭和６３年電子情報通信学会秋季全国大会
要旨集Ｄ−８７等に記載されているように、サーマル
ヘッドの蓄熱層をポリイミド等の樹脂で形成することが
知られている。上記蓄熱層を耐熱性樹脂とする場合は、
ガラスを蓄熱層とする場合に比して、発熱抵抗体層で発
生する熱の蓄熱及び放熱を迅速に行うことができ、結果
として印字効率を向上し得るのである。

【０００４】しかしながら、上記文献類には、サーマル
ヘッドにおける各層をスパッタリング、蒸着法等の薄膜
形成法により形成する、いわゆる薄膜サーマルヘッドを
対象として記されたものであり、印刷・焼成により発熱
抵抗体層等を形成する厚膜サーマルヘッドにおいては、
樹脂を蓄熱層とすることはできなかった。即ち、蓄熱層
とされる上記ポリイミド等の樹脂は、その熱分解される
温度（熱分解温度）が５００〜５５０℃であり、従来の
ガラスグレーズ層よりも遙かに低く、薄膜サーマルヘッ
ドのようにスパッタリングや蒸着法で樹脂蓄熱層上に発
熱抵抗体層等を形成する場合は、層形成時の温度が３０
０℃前後で行われるために、上記樹脂蓄熱層を劣化させ
ることがないが、一方、厚膜サーマルヘッドの場合は、
上記のように発熱抵抗体層を約８００〜８５０℃という
高温で形成するために、樹脂蓄熱層が熱分解してしま
い、樹脂蓄熱層の特性を著しく劣化させてしまうのであ
る。

【０００５】このような技術の現状において、厚膜サー
マルヘッドにおいて樹脂蓄熱層を用いようとすると、発
熱抵抗体層を、樹脂蓄熱層の熱分解温度よりも低い温度
である５００℃以下の温度において形成することが必要
条件と考えられる。そこで、発熱抵抗体層を形成するた
めの抵抗ペースト中のガラスフリットを従来のものより
低い低軟化点のもの、例えば軟化点３００〜４００℃の
ものとし、発熱抵抗体層を５００℃以下の温度で焼成し
て形成したところ、樹脂蓄熱層の特性は保持されるもの
の、サーマルヘッドを作動させるのに必要な入力エネル
ギーより遙かに低いエネルギー値において発熱抵抗体層
のシート抵抗値の著しい変化が生じ、サーマルヘッドと
しての耐電力特性が著しく劣化することになるのであ
る。

【０００６】本発明は、薄膜サーマルヘッドに比して生
産性及びコスト面で有利な厚膜サーマルヘッドにおい
て、蓄熱層に樹脂を用いることにより、印字効率を向上
し、高速印字化及び低消費電力化を図ることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意研究を重ねた結果、厚膜サーマルヘッド
における発熱抵抗体層を有機金属化合物を含有するレジ
ネートペーストで形成するときは、樹脂からなる蓄熱層
の特性劣化を生じさせることのない比較的低温で形成し
得、しかもサーマルヘッドとしての発熱効率を非常に向
上し得ることを見出した。

【０００８】即ち、本発明は、次の厚膜サーマルヘッド
に係るものである。基板と、該基板上に形成される蓄熱層と、該蓄熱層
上に形成される発熱抵抗体層とを具備する厚膜サーマル
ヘッドにおいて、上記蓄熱層が樹脂からなり、しかも上
記発熱抵抗体層が、上記蓄熱層の熱分解温度より低い焼
成温度を有する、有機金属化合物もしくは有機金属化合
物を含有するレジネートペーストより形成されることを
特徴とする厚膜サーマルヘッド。有機金属化合物が有機ルテニウムである上記に記
載の厚膜サーマルヘッド。有機金属化合物もしくは有機金属化合物を含有する
レジネートペーストが、有機シリコン及び／又は有機ジ
ルコニウムを含有している又はに記載の厚膜サーマ
ルヘッド。

【０００９】本発明における基板としては、従来よりサ
ーマルヘッドにおいて使用されるものを用いることがで
き、例えばセラミック製、ステンレス鋼製等の絶縁性及
び導電性の基板を例示でき、これらの中でも硬度が高く
且つ熱膨張率が低いセラミック製基板を好ましく使用す
ることができる。本発明において蓄熱層の形成に用いら
れる樹脂としては、厚膜プリントヘッドの実動作温度
（約３００〜５００℃）で変形、流動及び熱分解せず、
用いる基板との密着性が実動作の繰り返しにおいても良
好に確保されるものであれば特に限定されることなく使
用でき、例えばポリイミド系樹脂等の耐熱性樹脂を例示
することができる。これら樹脂は、その一種もしくは二
種以上を、上記基板上の一部乃至全部に印刷等により塗
着し、必要に応じて加熱し、硬化させて蓄熱層とされ
る。

【００１０】また、本発明において発熱抵抗体層は、有
機金属化合物もしくは有機金属化合物を含有するレジネ
ートペーストを印刷し、必要に応じて乾燥した後に、焼
成することにより、上記有機金属化合物もしくはレジネ
ートペースト中の有機成分が焼失し、その結果、残った
金属及び／又は金属酸化物を含有する層からなることと
なる。このとき、上記有機金属化合物もしくはレジネー
トペーストは、上記蓄熱層が変形、流動及び熱分解され
ない温度で焼成可能なことが必要となり、焼成温度が約
５００℃以下のものが好ましい。上記有機金属化合物も
しくはレジネートペースト中に含まれる有機金属化合物
としては、金属を樹脂化したもので、例えばルテニウ
ム、インジウム、パラジウム、ロジウム、白金等の有機
金属化合物を例示でき、これらの一種もしくは二種以上
を用いることができ、これら有機金属化合物は、そのま
まで、或いは必要に応じて、例えばエチルセルロース、
ロジン等の樹脂をバインダーとし、更に必要に応じて、
例えばテレピネオール、ブチルカルビトールアセテー
ト、エチレングリコール等の有機溶媒により適当な粘度
のペースト状に適宜調整されてレジネートペーストとさ
れる。このような有機金属化合物もしくはレジネートペ
ーストを用いて発熱抵抗体層を形成する場合、発熱抵抗
体層の層厚が大きくなるように形成されるほどサーマル
ヘッドにおける発熱抵抗体層としての耐電力特性を向上
し得、上記レジネートペーストを多層に印刷することに
より上記発熱抵抗体層の層厚を大きくすることができ
る。また、本発明において、上記レジネートペースト中
に、有機シリコン及び／又は有機ジルコニウムを、焼成
して得られる発熱抵抗体層のシート抵抗値が所定値から
著しく変化しない程度の範囲で混入することにより、厚
膜サーマルヘッドにおける発熱抵抗体としての耐電力特
性を一段と向上することができる。更に、上記レジネー
トペースト中に、ガラスフリット等の添加物を混入する
ことによって、得られる発熱抵抗体層の体積を大きくす
ることによっても、上記耐電力特性を向上することもで
きる。

【００１１】尚、本発明において、上記蓄熱層上に、上
記発熱抵抗体層を選択的に発熱させるために該発熱抵抗
体層と一部重なり接続される共通電極層及び個別電極層
が設けられるが、これら電極層は、例えば、有機金ペー
スト等の有機金属ペーストを印刷・焼成し、これをホト
リソグラフィによりパターンニングすることにより形成
されることができ、このように形成すれば蓄熱層である
樹脂の特性及び形状を変化させない温度（約４００〜５
００℃）で行うことができる。

【００１２】また、本発明においては、必要に応じて、
上記発熱抵抗体層の摩耗を防止するとともに、上記発熱
抵抗体層、蓄熱層等の各層を保護する目的で、発熱抵抗
体層が形成された基板上における少なくとも該発熱抵抗
体層上に保護層を形成してもかまわない。上記保護層
は、例えばＴａ₂Ｏ₅、ＳｉＡｌＯＮ、ＳｉＯ₂等の絶縁
物質をスパッタリングや蒸着法により形成され、このよ
うに形成すれば蓄熱層である樹脂の特性及び形状を変化
させない温度（約２００〜４００℃）で行うことができ
る。

【００１３】

【作用】本発明によれば、発熱抵抗体層を、蓄熱層であ
る樹脂の熱分解温度より低い温度で焼成することができ
る、有機金属化合物を含有するレジネートペーストより
形成するので、上記蓄熱層の特性劣化を招来することな
く厚膜サーマルヘッドを製造し得、得られる厚膜サーマ
ルヘッドは、その蓄熱層が樹脂からなるので、上記発熱
抵抗体層が発熱したときの蓄熱と放熱とを迅速に切り換
え行うことができ、上記発熱抵抗体層を発熱させるため
の入力エネルギーを小さくして高温に発熱させることが
できる。

【００１４】

【実施例】以下実施例を示し、本発明の特徴とするとこ
ろをよ詳細に説明するが、本発明がこれら実施例に限定
されることはない。尚、以下に示す実施例は、図１及び
図２に従い説明される。（実施例１）先ず、アルミナ製の基板１０上の全面に、
熱分解温度が５５０℃のポリイミド樹脂を印刷し、熱硬
化させて層厚約２０μｍの蓄熱層２０を形成した。次
に、上記蓄熱層２０上の所定位置に有機金ペーストを印
刷し、５００℃で焼成した後、ホトリソグラフィにより
パターンニングして櫛歯状の共通電極層３０及び個別電
極層４０を形成した。そして、有機ルテニウム（例え
ば、商品名「Ａ−１１２４」エヌ・イーケムキャット
社製）６０重量％及びロジン樹脂４０重量％からなるレ
ジネートペーストを上記共通電極層３０及び個別電極層
４０に一部重なるように印刷し、５００℃で焼成し、熱
分解してルテニウム及び酸化ルテニウムからなる層厚
０．５μｍの発熱抵抗体層５０を形成した。その後、上
記電極層３０，４０及び発熱抵抗体層５０上にＴａ₂Ｏ₅
をスパッタリングにより蒸着し保護膜６０を形成し、厚
膜サーマルヘッドを製造した。

【００１５】（実施例２）上記実施例１における発熱抵
抗体層５０の形成において、上記と同様のレジネートペ
ーストの印刷・焼成を４回繰り返して、層厚１．８μｍ
の発熱抵抗体層とした以外は実施例１と同様にして、厚
膜サーマルヘッドを製造した。（実施例３）上記実施例１において、発熱抵抗体層５０
の形成に用いたレジネートペーストに代えて、有機ルテ
ニウム５０重量％、有機ジルコニウム（例えば、商品名
「＃５４３７」エヌ・イーケムキャット社製）１０重
量％及びロジン樹脂４０重量％からなるレジネートペー
ストを用いて同様に印刷・焼成し、層厚０．５μｍの発
熱抵抗体層を形成した以外は同様にして、厚膜サーマル
ヘッドを製造した。

【００１６】（実施例４）上記実施例１において、発熱
抵抗体層５０の形成に用いたレジネートペーストに代え
て、有機ルテニウム５０重量％、有機シリコン（例え
ば、商品名「＃２８−ＦＣ」エヌ・イーケムキャット
社製）１０重量％及びロジン樹脂４０重量％からなるレ
ジネートペーストを用いて同様に印刷・焼成し、層厚
０．５μｍの発熱抵抗体層を形成した以外は同様にし
て、厚膜サーマルヘッドを製造した。

【００１７】［耐電力特性及び消費電力特性］上記実施
例１〜４で得られた厚膜サーマルヘッドを動作させたと
きの、発熱抵抗体層１ｄｏｔ当たりの入力エネルギーに
対する発熱抵抗体層のシート抵抗値の変化率を調べるこ
とにより耐電力特性を試験した。その結果を図３に示
す。但し、図中の符号Ａ〜Ｄは、それぞれ実施例１〜４
に対応するものである。

【００１８】また、本発明の厚膜サーマルヘッドと従来
の厚膜サーマルヘッドとの発熱効率を、発熱抵抗体層を
所定の温度に発熱させるのに必要な入力エネルギー量に
より比較し、消費電力特性を試験した。その結果、本発
明の厚膜サーマルヘッドは、従来の厚膜サーマルヘッド
に比して発熱効率が約３０％高く、本発明の厚膜サーマ
ルヘッドが低消費電力で動作可能なものと判った。

【００１９】

【発明の効果】本発明の厚膜サーマルヘッドは、樹脂を
蓄熱層とすることを実現したものであり、従来のものに
比して、発熱効率が一段と優れ、厚膜サーマルヘッドに
おける高速印字化及び低消費電力化を具体化したもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な厚膜サーマルヘッドの構造を示す要部
断面図である。

【図２】図１の上面図である。

【図３】本発明の実施例の厚膜サーマルヘッドの耐電力
特性を示す入力エネルギー−抵抗値変化率を表すグラフ
である。

【符号の説明】

１０基板２０蓄熱層３０共通電極層４０個別電極層５０発熱抵抗体層６０保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、該基板上に形成される蓄熱層
と、該蓄熱層上に形成される発熱抵抗体層とを具備する
厚膜サーマルヘッドにおいて、上記蓄熱層が樹脂からな
り、しかも上記発熱抵抗体層が、上記蓄熱層の熱分解温
度より低い焼成温度を有する、有機金属化合物もしくは
有機金属化合物を含有するレジネートペーストより形成
されることを特徴とする厚膜サーマルヘッド。
【請求項２】有機金属化合物が有機ルテニウムである
請求項１に記載の厚膜サーマルヘッド。
【請求項３】有機金属化合物もしくは有機金属化合物
を含有するレジネートペーストが、有機シリコン及び／
又は有機ジルコニウムを含有している請求項１又は２に
記載の厚膜サーマルヘッド。